农村电能表智能化改造设计研究

琚秋芳

摘要：电能表是电力营销中不可或缺的重要设备，保障电能表的精确性，是电能计量中的关键。机械式电能表是农村普遍应用的一种电能表，其误差相对较大且不利于抄表工作的实施，难以适应当前电力发展的实际特点及需求。为此，应该通过智能化改造的方式优化电能表性能，保障人们的合法权益，为企业创造良好效益。本文将对农村电能表智能化改造设计的思路进行分析，探索农村电能表智能化改造设计的方法，为实践工作提供参考。

关键词：农村电能表;智能化改造;设计

随着农村经济的快速发展，用电量也呈现逐年上升的趋势，给电力行业的发展带来了新的机遇和挑战。机械式电能表、电子式电能表和多功能智能式电能表，是当前电能表的常见类型，在农村多采用单相机械式电能表，在电能量的测量中主要是借助于电磁感应，其单一的功能和较低的精确度，都会给计量工作带来一定的难度，但是其具有简单的结构且成本低廉。在农村应用机械式电能表时，需要采用人工抄表的方式，不仅加大了抄表人员的工作负担，而且难以保障数据的精确性。因此，应该在农村电力发展中致力于电能表的智能化改造，保障抄表的自动化与便捷性。在设计工作当中，应该结合农村用电实际情况，制定切实可行的改造设计方案。

1 农村电能表智能化改造设计的思路

具有智能化功能的电能表，是保障抄表自动化的关键，为采集数据和发送数据提供便捷，加快我国智能电网建设步伐。在农村电能表的智能化发展当中，可以直接用新的智能式电能表替代原有的机械式电能表，同时也可以采用改造设计的方式进行优化，增强其智能化功能。前者由于需要较大的资金投入，因此在实践工作中的应用相对较较少，通常采用改造手段将电子设备应用于传统机械式电能表当中，相较于前者而言其成本更低^[1]。同时，能够充分发挥机械式电能表的稳定性、耐用性和耐磨性特点，实现与智能化功能的有效融合。在接收命令、读取数据和发送信息的过程中，需要借助于数据采集模块和软件控制。利用电脉冲替代原有的铝盘转动，对电脉冲数量进行计算后，在存储器当中完成电量信息的存储，为抄表等工作提供便捷。因此，应该明确微控制器、电源、存储器、时钟电路、红外收发、光电传感器之间的衔接关系，保障设计的合理性。

2 农村电能表智能化改造设计的方法

2.1 光电转换模块

在对铝盘转数进行计算时运用机械计数器，是机械式电能表的基本运行原理，在电能表数据采集终端的应用中存在一定局限性，因此可以在改造设计中应用光电转换模块使其转换为电脉冲，在计数时借助于微控制器保障精确性与高效性。通过设置黑色标记完成电脉冲计数，转动到发光二极管的发射孔时，光敏三极管能够接收到光^[2]。而黑色标记位置转动到发射孔时，由于光被吸收，因此光敏三极管无法接收到光，输出为0.上述过程就是将其转换为电脉冲的基本原理，在计数上更具可靠性。

2.2 主控电路

采用AT89C2051芯片作为微控制器，在计数完成后转换為电能量。向AT89C2051芯片输入脉冲信号，通过微控制器进行计数，在电量存储器当中完成电能量的存储^[3]。通过提供220V交流电满足VCC端的运行需求，在单片机时钟输入当中，还要依靠晶体振荡器，时钟信号的频率为12MHz。

2.3 电源模块

为了能够保障采集模块的高效运行，需要对电源模块加以针对性设计，+5V电源可以满足外围电路和主控芯片的运行需求，发挥采集模块的数据采集功能。因此，应该对220V电压进行有效处理，确保电源稳定性。为了能够对直流电源的运行情况进行控制，还要设置相应的LED指示灯，在+5V的输出中则应用集成稳压器，包括了负载电阻、输出端滤波电容和输入端滤波电容等等^[4]。

2.4 电量存储模块

采用TA93C46芯片作为电量存储模块，能够降低功耗的同时，满足串行数据的重复擦写需求，由于EEPROM方式的应用，能够有效控制印制板大小，同时避免接线过于复杂而对功能造成的影响。串行数据输出线DO、串行时钟线SK、CS片选端和串行数据输入线DI，能够为主控电路和TA93C46存储器提供便捷，满足数据交换功能需求。存储器片选CS可以通过AT89C2051P1.0进行控制，串行数据输出线DO、串行时钟线SK、串行数据输入线DI分别由P1.3、P1.1和P1.2进行控制。利用AT89C2051单片机编程功能可以实现数据传送^[5]。应该充分考量串行数据的传送模式特点，确保硬件逻辑接口电路设计的科学性，同时借助于单片机软件模拟功能，为传送总线数据提供保障，这是保障读写正确性的关键点。

2.5 红外收发模块

采用红外收发芯片ZHX1010作为红外收发模块，满足Ir DA SIR串行红外通信协议的要求，有线连接微控制器。LEDA端的电流主要由直流电流提供，在此过程中需要借助于外界限流电阻，数据传送到收发器当中时，微控制器可以通过P3.0口接收进而完成数据处理。

2.6 性能测试

在完成电能表的智能化改造设计后，对其进行有效测试，确保其性能可靠性，其中包括了稳定性测试和准确性测试两个方面。在我国的相关规定当中，工业用仪器仪表最大测量误差包括了2.5%、1%、4.0%和1.5%等，在相关测试工作当中，未发现测量误差超过4.0%，因此改造设计能够满足电能表的运行标准要求。

3 结语

加快农村电能表的智能化改造设计，能够有效提升电能表的运行性能，防止由于误差较大而引发不必要的纠纷，同时为电力企业创造良好经济效益，增强其发展竞争力。在设计工作当中，应该加强对光电转换模块、主控电路、电源模块、电量存储模块和红外收发模块的重视，明确不同模块的功能特点及设计方法，同时做好相应的性能测试工作，确保设计方案的可行性。

参考文献：

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[5]陈梨芳.农村电能表智能化改造设计研究[J].海南师范大学学报（自然科学版），2013，26（02）：164-167.